Terkait dengan pertanyaan ini .

Sebuah ruangan didefinisikan sebagai poligon non-berpotongan (tidak harus cembung), dinyatakan sebagai daftar koordinat 2 dimensi yang terurut. Bola lampu yang cukup terang ditempatkan pada titik tertentu di dalam ruangan, dan memancarkan cahaya ke segala arah. Tugas Anda adalah menemukan area total yang diterangi ruangan. Anda dapat menerima input dalam format apa pun yang masuk akal. Titik-titik pada poligon / ruang serta koordinat sumber cahaya adalah bilangan rasional. Mereka dapat diambil searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam, format apa pun baik-baik saja. Kasus uji dalam masalah diberikan berlawanan arah jarum jam.

Gambar berikut menunjukkan dua ruang contoh, di mana titik keunguan mewakili sumber cahaya, dan wilayah berbayang mewakili area yang diterangi.

Kasus cobaan:

(1/2, 18)
(1,3)
(5,1/2)
(7,5)
(12,7)
(16,3)
(15,11)
(8,19)
(3,7)
Light source located at (5,8)
Answer: 815523/6710 ≈ 121.538

Berikut ini adalah penggambaran grafis dari solusi untuk kasus uji tersebut. Dua poin yang menentukan solusi yang tidak ada pada poligon asli adalah (55/61, 363/61) dan (856/55, 357/55).

Formula ini mungkin membantu dalam menghitung area.

Karena ini adalah kode-golf , kode terpendek dalam byte akan menang.

Python 3 , 388 398 408 409 415 417 493 byte

Untuk membuatnya lebih akurat, tingkatkan n

from random import*
u=uniform
c=lambda A,B,C:(C[1]-A[1])*(B[0]-A[0])>(B[1]-A[1])*(C[0]-A[0])
I=lambda A,B,C,D:c(A,C,D)!=c(B,C,D)and c(A,B,C)!=c(A,B,D)
def a(l,v,n=9**6,s=0):
 g=lambda i:(min(x[i]for x in v),max(x[i]for x in v))
 for _ in'x'*n:
  h=((u(*g(0)),u(*g(1))),l);s+=any([I(*f,*h)for f in list(zip(v,v[1:]+[v[0]]))])^1
 return(abs(g(0)[0]-g(0)[1])*abs(g(1)[0]-g(1)[1]))*float(s/n)

Pendekatan dasar Monte-Carlo. Langkah-langkah yang tercantum di bawah ini.

1. Temukan rentang x dan y yang ditempati oleh bentuk tersebut.
2. Buat daftar tepi yang dibuat oleh simpul
3. Ulangi banyak kali (semakin banyak semakin baik)
4. Buat titik acak (j, k) di dalam rentang x, y.
5. Periksa apakah ada tepi yang memotong garis segmen yang dibuat oleh cahaya dan titik acak. Jika salah satu sisi mencegat, tambahkan variabels
6. Membagi sdengan jumlah total, lalu kalikan dengan total rentang area.

Versi tidak disatukan:

import random

def ccw(A,B,C):
    return (C[1]-A[1])*(B[0]-A[0]) > (B[1]-A[1])*(C[0]-A[0])

def intersect(A,B,C,D):
    return ccw(A,C,D) != ccw(B,C,D) and ccw(A,B,C) != ccw(A,B,D)

def lit_area(light, vertices):
    # points: list of points
    # i     : x => i=0
    #       : y => i=1
    get_range = lambda i: (min(x[i] for x in vertices), max(x[i] for x in vertices))
    xr = abs(get_range(0)[0] - get_range(0)[1])
    yr = abs(get_range(1)[0] - get_range(1)[1])

    edges = list(zip(vertices, vertices[1:] + [vertices[0]]))

    num_sims = 1000000

    num_successes = 0
    for _ in range(num_sims):
        guess_x = random.uniform(*get_range(0))
        guess_y = random.uniform(*get_range(1))

        light_guess_line = ((guess_x, guess_y), light)

        if not any([intersect(*e, *light_guess_line) for e in edges]):
            num_successes += 1
    return float(num_successes / num_sims) * (xr * yr)


if __name__ == "__main__":
    points = [
    (1/2, 18),
    (1,3),
    (5,1/2),
    (7,5),
    (12,7),
    (16,3),
    (15,11),
    (8,19),
    (3,7)
    ]
    light_source = (5,8)
    print("Area lit by light: %f"% lit_area(light_source, points))

Cobalah online!

Kredit untuk algoritme persimpangan garis

Juga, berikan penghargaan kepada semua komentator yang membantu tentang cara bermain golf ini lebih jauh.

Haskell , 559 _{^{618 632}} byte

r(a:b)=b++[a]
s=zip<*>r
(?)a=sum.zipWith(*)a
o(a,b)=r a?b-a?r b
(a,b)!(c,d)=(c-a,d-b)
(a,b)#(c,d)=a*d-b*c
x i a@(e,f)b j c d|let k@(g,h)=a!b;l=c!d;m=c!a;n=l#k;o=m#l/n;p=m#k/n;q|i>0=o<0||o>1|let=o<=0||o>=1;r|n==0||q||p<0||p*j>1=[]|let=[(e+o*g,f+o*h)]=r
(a&b)(c:e@(d:_))|let(f,g)=span(/=d)b;h=zip f$r$f++[d]=concat[[k,l]|(i,j)<-h,[[k],[l]]<-[x 1 i j 0 a<$>[c,d]],and[x 0 m n 1 a o==[]|o<-[k,l],(m,n)<-h,(m,n)/=(i,j)]]++(a&g)e
(_&_)_=[]
z a b=sum[o$unzip[c,a,d]|e@(f:_)<-[[c|c<-b,and[all(==c)$x 1 d e 1 a c|(d,e)<-s b]]],(c,d)<-s$a&until((f==).head)r b$e++[f]]/2

Solusi tepat (pembatasan bug). Haskell memiliki aritmatika rasional tepat bawaan. Cobalah online!

Perhatikan bahwa ini memberi 815523/6710, bukan 814643/6710, untuk ruang contoh, dan persimpangan dinding pertama dihitung sebagai (55/61, 363/61). Saya cukup yakin ini benar karena entri Monte Carlo (perlahan) menyatu dengan hasil yang sama.

Legenda:

z light roomPoints
    -- Main function, returns lit area.
    -- Compute list of visible corners in the room, then calls (&).
(&) light roomPoints' visibleCorners
    -- Compute visibility polygon. visibleCorners is the subset of points
    -- that are visible from the light. The first point of roomPoints'
    -- must coincide with the first visibleCorner.
x pEndpoints p1 p2 qSegment q1 q2
    -- Intersect line segments (p1, p2) and (q1, q2).
    -- If pEndpoints, exclude endpoints p1, p2.
    -- If not qSegment, allow intersection to extend past q2 (i.e. raycast).
r   -- Rotate list by one, used to construct closed loops etc.
s   -- Construct closed loop
(!) -- Vector between two points
(?) -- Dot product
(#) -- Cross product
o   -- Polygon area

Bonus: Gloss GUI untuk pengujian. Klik di sebelah poin untuk memindahkannya.

import qualified Graphics.Gloss as G
import qualified Graphics.Gloss.Interface.IO.Interact as GI

solnPoly a b|let c@(d:_)=[c|c<-b,and[all(==c)$x 1 d e 1 a c|(d,e)<-s b]]=a&until((d==).head)r b$c++[d]
solnArea = z

main =
  let fromRatP (x, y) = (fromRational x, fromRational y)
      displayScale = 10
      scalePoints = G.scale (fromInteger displayScale) (fromInteger displayScale)
      displayMode = G.InWindow "" (512, 512) (0, 0)
      drawBasePoly pointSz ps =
          mconcat $ G.lineLoop ps :
                    [G.translate x y (G.circleSolid pointSz) | (x, y) <- ps]
      drawVisPolyOf light ps =
          G.color G.blue $ drawBasePoly 0.2 $ map fromRatP $ solnPoly light ps
      drawLight (x, y) =
          G.translate x y $
          G.color G.yellow (G.circleSolid 0.5) <> G.circle 0.5
      draw (light, ps) =
          mconcat [
              scalePoints $ drawLight (fromRatP light),
              scalePoints $ drawBasePoly 0.4 (map fromRatP ps),
              scalePoints $ drawVisPolyOf light ps,
              G.translate (-200) (-50) $ G.scale 0.2 0.2 $
                G.color G.blue $ G.text $ "Lit area: " ++ show (solnArea light ps)
          ]
      event (GI.EventKey (GI.MouseButton GI.LeftButton) GI.Down _ (curx_, cury_)) (light, ps) =
          let dist (x,y) (x',y') = (x'-x)^2 + (y'-y)^2
              curx = curx_ / fromInteger displayScale
              cury = cury_ / fromInteger displayScale
              cursorR = (fromInteger$round curx, fromInteger$round cury)
              maxDist = 3
              snapAmount = 1
              (d, i) = minimum [(dist p cursorR, i) | (p, i) <- zip (light : ps) [0..]]
              snapTo n a = fromInteger$n*round(a/fromInteger n)
              snapCursor = (snapTo snapAmount curx, snapTo snapAmount cury)
              light' | i == 0 && d < maxDist^2 = snapCursor
                     | otherwise = light
              ps' | i > 0 && d < maxDist^2 = take (i-1) ps ++ [snapCursor] ++ drop i ps
                  | otherwise = ps
          in (light', ps')
      event _ state = state
      state0 =
        ((2, 2), [(0, 0), (10, 0), (10, 5), (20, 0), (20, 20), (15, 5),
                  (10, 10), (6, 10), (10, 12), (0, 12), (4, 10), (0, 10)])
  in G.play displayMode G.white 60
            state0
            draw
            event
            (\_ -> id)

APL + MENANG

Ini adalah versi tanpa tantangan dari tantangan menarik ini yang saya tawarkan untuk menunjukkan logika saya. APL + WIN versi kuno saya tidak cocok untuk struktur kontrol bersarang golf. Semakin banyak APL modern yang dapat melakukan tantangan dengan lebih baik?

Jika pembaca memvalidasi logika saya akan mencoba golf solusi ini. Jika logikanya salah saya hanya akan menghapus.

r←b Room v

⍝Separate x and y coordinates of vertices               
x←v[;1] ⋄ y←v[;2]

⍝Intercept and slope of each line segment and ray through each vertex
s←(y,¨1⌽y)⌹¨(1E¯9+1,[1.1]¨x,¨1⌽1E¯9+x)
l←(y,¨b[2])⌹¨(1E¯9+1,[1.1]¨x,¨b[1]+1E¯9)                          

⍝Coordinates of vertices
x←x,¨1⌽x ⋄ y←y,¨1⌽y                                                  

⍝Initialise intersection matrix
r←((⍴s),0)⍴0

⍝Evaluate intersection matrix 
:for i :in ⍳⍴l 
    t←0⍴0
    :for j :in ⍳⍴s
        t←t,⍎1⍕∊((↑∊l[i])-↑∊s[j])÷((1↓∊s[j])-1↓∊l[i]) 
    :endfor
    z←r←r,t
:endfor 

⍝Identify x coordinates of valid intersections in the direction of the ray
:for i :in ⍳⍴l 
    t←(r[i;i])
    :for j :in ⍳⍴s
        :if t<b[1] 
            r[j;i]←r[j;i]×(r[j;i]<t)^r[j;i]>⌊/∊x[i]
        :else
            r[j;i]←r[j;i]×(r[j;i]>t)^r[j;i]<⌈/∊x[i]
        :endif
    :endfor
 :endfor

⍝Identify the edges intersected
e←(+/r≠0)/⍳⍴l 

⍝Intersection x coordinates
cx←(+/r)[e]

⍝Intersection y coordinates
cy←⍎1⍕+/¨(s[e])× 1,¨(+/r)[e]

⍝Replace original coordinates that are in shadow
x[e]←(1↓¨x[e]),¨cx
y[e]←(1↓¨y[e]),¨cy

⍝Calculate lit area
r←+/.5×(|-/¨x)×|-/¨y                                               

R , 296.225 byte

function(s,l,u=cbind(s,s[,1]),d=t(diff(t(u))),q=l-u,r=apply(s,1,range),g=c(diff(r)))mean(replicate(1e6,!any((q[i<-1:ncol(s)*2]*(p=runif(2)*g+r[1,]-u)[j<-i-1]>p[i]*q[j])!=(q[i+2]*p[i+1]>q[i+1]*p[i+2])&(p[i]*d[j]>p[j]*d[i])!=(q[i]*d[j]>q[j]*d[i]))))*prod(g)

Cobalah online!

Ini adalah versi pengurangan lebih lanjut dari jawaban Python . Metode inti Monte Carlo adalah sama, tetapi saya mengatur ulang beberapa fungsi untuk membuatnya lebih pendek. Dalam iterasi pertama saya, saya sudah terlalu agresif dalam penataan ulang, dan saya kemudian menyadari bahwa saya bisa mengoptimalkan panjang dan kecepatan dengan kembali ke versi algoritma persimpangan yang lebih dekat dengan python.

Berikut adalah versi yang tidak dikoleksi yang juga memplot hasilnya:

find_lit_ungolf <- function(shape, light, plot = TRUE) {
  lines <- cbind(shape ,shape[,1])
  diffs <- t(diff(t(lines)))
  light_minus_lines <- light - lines
  shape_range <- apply(s,1,range)
  shape_range_diff <- c(diff(shape_range))
  successes <- t(replicate(
    n = 1e5,
    {
      random_point <- runif(2) * shape_range_diff + shape_range[1, ]
      random_minus_lines <- random_point - lines
      q <- light_minus_lines
      p <- random_minus_lines
      d <- diffs
      i <- 1:ncol(s)*2
      success <-
        !any((q[i]*p[i-1]>p[i]*q[i-1])!=(q[i+2]*p[i+1]>q[i+1]*p[i+2])&(p[i]*d[i-1]>p[i-1]*d[i])!=(q[i]*d[i-1]>q[i-1]*d[i]))
      c(random_point, success)
    }))
  colnames(successes) <- c("x", "y", "success")
  if (plot) {
    shape <- t(shape)
    colnames(shape) <- c("x", "y")
    print(ggplot(as_tibble(successes), aes(x, y)) +
      geom_point(aes(colour = factor(success)), alpha = 0.3) +
      geom_polygon(data = as_tibble(shape), alpha = 0.2) +
      annotate("point", light[1], light[2], col = "yellow"))
  }
  mean(successes[, 3]) * prod(shape_range_diff)
}
find_lit_ungolf(s, l)